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FISICA III | PROBLEMAS RESUELTOS
PROBLEMAS RESUELTOS DE FISICA III COMO GUIA DE ESTUDIO
PARA INTERPOLITÉCNICO
I.
LEY DE COULOMB
1) Dos esferas, c/u con una carga de 3 C, están separadas por 20 mm ¿Cuál es la
fuerza de repulsión entre ellos?
2) ¿Cuál debe ser la separación entre dos cargas de -4 C, si la fuerza de repulsión
entre ellos es de 20N?
3) A una esfera metálica pequeña se le suministra una carga de +40 C, y a una
segunda esfera localizada a 8cm se le da una carga de -12 C. ¿Cuál es la fuerza de
atracción entre ellos?
4) La fuerza de repulsión entre dos esferas de médula de sauco es de 60 N. Si cada
una de las esferas lleva una carga de 8nC. ¿Cuál es su separación?
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5) Una carga de +60 C se coloca a 60mm a la izquierda de una carga de +20 C.
¿Cuál es la fuerza resultante sobre una carga de -35 C colocada en el punto medio
entre las otras dos cargas?
6) Dos cargas de +25 y +16 C están separadas 80 mm en aire. Una tercera carga de
+60 C es colocada 30 mm de la carga de +25 C entre las dos cargas. ¿Cuál es la fuerza
resultante sobre una tercera carga?
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7) Tres cargas puntuales q1=+8 C, q2=-4 C y q3=+2 C, se colocan en los vértices de
un triangulo equilátero. Cada uno de sus lados tiene una longitud de 80mm. ¿Cuál es la
magnitud y la dirección de la fuerza resultante sobre la carga de 8 C? Se infiere que la
base del triangulo está formada por una línea que une las cargas 8 y 4 C.
8) Una carga de 64 C, se encuentra a 34 mm a la izquierda de una carga de 16 C ¿Cuál
es la fuerza resultante en una carga -12 C localizada exactamente 50mm debajo de la
fuerza de 16 C?
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Primero, hay que encontrar el valor de la hipotenusa, y el valor de los ángulos, utilizando
funciones trigonométricas y teorema de Pitágoras.
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II.
PROBLEMAS DE CAMPO ELÉCTRICO
1) Una carga de +2 C colocada en un campo eléctrico experimenta una fuerza de 8x10-4
N. ¿Cuál es la magnitud de la intensidad del campo eléctrico?
2) Entre 2 placas horizontales hay un campo eléctrico uniforme de 8x10-4 N/C. la placa
superior está cargada positivamente y la placa inferior está cargada negativamente. ¿Cuál
es la magnitud y la dirección de la fuerza ejercida en un electrón que pasa a través de
estas placas?
Hacia arriba
3) Se determina que la intensidad del campo eléctrico en un punto en el espacio es de
5x105 N/C orientado hacia occidente. ¿Cuál es la magnitud y dirección de la fuerza sobre
una carga de -4 C colocada en ese punto?
4) Encuéntrese la intensidad del campo eléctrico a una distancia de 40mm a partir de una
carga puntual de 5nC.
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5) ¿A qué distancia de una carga puntual de 80nC se tendrá una intensidad de campo
igual a 5000N/C?
6) Determínese la intensidad del campo eléctrico en el punto medio entre 2 cargas de
+40nC y +8nC. Las cargas están separadas 70mm en aire.
HACIA LA DERECHA.
7) Una carga de -20 C se coloca horizontalmente a una distancia de 50mm a la derecha
de una carga de 49 C ¿Cuál es la intensidad de campo eléctrico resultante, en un punto
directamente por encima de la carga de -20 C y a una distancia de 24mm?
Resolver por teorema de Pitágoras para encontrar la hipotenusa y los ángulos usar
funciones trigonométricas.
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III.
PROBLEMAS DE POTENCIAL ELÉCTRICO
1) Una carga de +6μC está a 30mm de otra carga de 16μC. a) ¿Cuál es la energía potencial
del sistema? b) ¿Cuál es el cambio de energía potencial si la carga de 6μC es movida a una
distancia de 5mm solamente? ¿Esto es un incremento o un decremento?
r=30mm
a)
q=+6μC=
6x10-6C
Q=16μC=
16x10-6C
a) P*E=?
b) P*E=?
r=5mm
2) A qué distancia de una carga de -7nC debe colocarse una carga de -12nC, si la energía
potencial debe ser de 9x10-5J?
3) Calcúlese el potencial de un punto A que está a 50mm de distancia de una carga de -40μC
¿Cuál es la energía potencial si una carga de +3μC se coloca en A?
4) El punto en A esta a 40mm de una carga de 6μC, el punto B está localizado a 25mm de la
misma carga. Calcúlese la diferencia de potencial entre los puntos A y B. ¿Cuánto trabajo
se requiere por una fuerza externa, si una carga de +5μC es movida de A a B?
5) Una carga de +2μC está separada 20cm de otra carga de +4μC. a) ¿Cuál es la energía
potencial del sistema? b) ¿Cual es el cambio de energía potencial si se mueve la carga de
2μC a una distancia de 10cm de la carga de +4μC?
6) a) ¿Calcúlese el potencial en un punto A, el cual se encuentra a 30.cm de una carga de 2μC? b) ¿Cuál es la energía potencial si en A si se coloca una carga de +4μC?
7) Dos cargas Q1=+6μC y Q2=-6μC, están separados 12cm, como se muestra en la figura.
Calcúlese el potencial a) en el punto A, b) en el punto B.
8) En la figura ¿Cuál es la diferencia de potencial entre los puntos A y B?, ¿qué cantidad de
trabajo realiza el campo eléctrico al mover una carga eléctrica de -2nC de A y B?
9) La diferencia de potencial entre 2 placas separadas 5mm es de 10KV. Determínese la
intensidad del campo eléctrico entre las placas.
10) Dos cargas de +45nC y -9nC están separadas por una distancia de 68mm. ¿Cuál es el
potencial en un punto de línea que une las dos cargas localizado a 40mm de la carga de 9nC?
11) El punto A está localizado a 90mm a la derecha de una carga de -40μC y 30mm a la
izquierda de una carga de +55μC. El punto B está localizado 15mm a la izquierda de una
carga de -40μC. ¿Cuál es el potencial en A? ¿Cuál es el potencial en B? ¿Cuál es la
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diferencia de potencial? ¿Cuánto trabajo se hace por el campo eléctrico al mover una
carga de +4nC del punto A al punto B?
12) Los puntos A, B y C están en las esquinas de un triangulo equilátero de 100mm de lado.
Dos cargas de +8 y -8μC se localizan en A y B. a) ¿Cuál es el potencial en C? b) ¿Cuál es el
potencial de un punto D que esta a 20mm de la carga de -8μC en una línea que une A y B?
c) ¿Cuánto trabajo es realizado por el campo eléctrico al mover una carga de +2μC desde
el punto C al punto D?
13) El potencial a cierta distancia de una carga puntual es de 1200V, y la intensidad de campo
eléctrico en ese punto es de 400N/C. ¿Cuál es la distancia a la carga y cuál es la magnitud
de la carga?
14) La distancia de campo eléctrico entre 2 placas paralelas separadas por una distancia de
4mm es de 6000N/C. ¿Cuál es la diferencia de potencial entre las placas?
15) ¿Cuál deberá ser la separación entre dos placas paralelas si la intensidad de campo es de
5x104N/C y la diferencia de potencial es de 400V?
16) Determínese la energía cinética de una partícula alfa que es acelerada a través de una
diferencia de potencial de 800KV. La carga de una partícula alfa es de +2e.
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IV.
PROBLEMAS DE CAPACITANCIA
1. Un capacitor tiene una capacitancia de 4μF y se conecta a una batería de 60V ¿Cuál es la
carga en el capacitor? R. 240μC
2. Las placas de un capacitor de placas paralelas tienen una separación de 3mm en aire. Si el
área de cada placa es 0.2m2. ¿Cuál es la capacitancia? R. 590pF
3. Cierto capacitor tiene una capacitancia de 4μF cuando sus placas están separadas 0.2mm
por espacio libre. Se utiliza una batería para cargar las placas con una diferencia de
potencial de 500V y luego se desconecta del sistema. a) Se inserta una placa de mica con
una k=5 de 0.2mm de espesor entre las placas, ¿Cuál será la diferencia de potencial entre
ellas?, b) ¿Cuál será la capacitancia después de que se ha insertado el dieléctrico? C) ¿Cuál
es la permisividad de la mica? R. a) 100V, b) 20μF, c) 44.25x10-12 C2/Nm2
4. Supóngase que la fuente de voltaje permanece conectada al capacitor del problema
anterior. ¿Cuál será el incremento de carga debido a la inserción del dieléctrico de mica?
R. 8x10-3C
5. Un capacitor de 6μF se conecta en serie con un capacitor de 15μF. a) ¿Cuál es la
capacitancia efectiva? Si el arreglo se reconecta en paralelo. b) ¿Cuál será la capacitancia
efectiva?
R. a) 4.29μF, b) 21μF
6. Encuéntrese la capacitancia equivalente de un capacitor de 6μF si se conecta en serie con
dos capacitores en paralelo cuyas capacitancias son de 5μF y 4μF? R. 3.6Μf
7. Calcúlese la capacitancia equivalente para el circuito mostrado en la figura. a) ¿Cuál es la
carga total en la capacitancia equivalente? b) ¿Cuál es el voltaje a través de cada
capacitor? R. CT= 6x10-6F, QT= 1.2Z10-3C, Q1=400X10-6C, Q2=400X10-6C, Q3=800X10-6C, V1=
133V, V2= 67V, V3=200V
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8. Seis capacitores de 4.7μF se conectan en paralelo. a) ¿Cuál es la capacitancia equivalente?
b) ¿Cuál es la capacitancia equivalente si se conectan en serie? R. a) 28.2μF, b) 0.78μF
9. Se tienen tres capacitores con capacitancias de 3200pF, 7500pF y 0.010μF. ¿Qué
capacitancias máx. y min. se pueden formar a partir de estas tres? ¿Cómo se hacen las
conexiones en cada caso?
10. Un capacitor de 3μF y otro de 4μF están conectados en serie y esta combinación se
conecta en paralelo con un capacitor de 2μF (fig.) ¿Cuál es la capacitancia neta? R. 3.71μF
11. Si a través de toda la red de la figura anterior se aplican 26v, calcule el voltaje a través de
cada capacitor.
12. La capacitancia de una porción de un circuito se reducirá de 4800 a 2900pF. ¿Qué
capacitancia se puede agregar al circuito para producir este efecto sin remover elementos
del circuito existente? ¿En el proceso se deben romper algunas conexiones existentes?
R.7300pF, Si
13. Accidentalmente se construyo un circuito eléctrico con un capacitor de 5μF en lugar del
valor requerido de 16μF. Sin remover el capacitor de 5μF ¿Qué debería agregar un técnico
para corregir el circuito?
14. Determine la capacitancia equivalente del circuito de la figura, si C1=C2=2C3=22.6μF
¿Cuánta carga se almacena en cada capacitor cuando V=45v?
15. En la figura anterior suponga C1=C2=C3=16μF. Si la carga en C2 es Q2=24μC, determine la
carga en cada uno de los otros capacitores, el voltaje a través de cada capacitor y el voltaje
V a través de toda la combinación.
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16. En la figura anterior sea V=78v y C1=C2=2C3=7.2μF ¿Cuánta energía se almacena en la red
capacitor?
17. Un capacitor de 0.40μF y otro de 0.60μF están conectados en serie a una batería de 9.0v.
Calcule a) la diferencia de potencial a través de cada capacitor y b) la carga en cada uno, c)
repita los incisos a) y b) pero suponga que los dos capacitores están en paralelo.
18. Calcular carga total y la carga en cada uno de los capacitores, capacitancia total y voltajes
de cada capacitor.
19. Tres capacitores (A, B, C), tienen respectivamente capacitancias de 2μF, 4μF y 6μF.
Calcúlese la capacitancia equivalente si se conecta en serie a una fuente con diferencia de
potencial de 800v. ¿Cuál es la carga en cada capacitor? ¿Cuál es el voltaje en cada
capacitor? R. Ce=1.09μF, QT=873μC, QA=QB=QC=873μC VA=436v, VB=218v, VC=146v.
20. Calcúlese la capacitancia equivalente del problema anterior si se conecta en paralelo.
¿Cuál es la carga en cada capacitor?
21. Calcular la capacitancia total, carga total, carga y voltaje en cada capacitor.
V.
PROBLEMAS DE LEY DE OHM
1. ¿Cuál es la caída de potencial en un resistor de 6Ω cuando pasa por él una corriente de
2.5A?
2. ¿Cuál es la corriente que pasa por un resistor de 72Ω, si la caída de tensión en él es de
12V?
3. ¿Qué valor de resistor se requiere para limitar la corriente a 1.5mA si la caída de potencia
en el resistor es de 6V?
4. Determine la corriente que pasa por un resistor de 3.4MΩ sobre una fuente de
alimentación de 125V.
5. Si la corriente que pasa por un resistor de 0.02Ω es de 3.6μA, ¿cuál es la caída de tensión
en el resistor?
6. Si un voltímetro tiene una resistencia interna de 15KΩ, determine la corriente que pasa
por el medidor cuando marca 62V.
7. Si un refrigerador toma 2.2ª a 120V, ¿cuál es su resistencia?
8. Si un reloj tiene una resistencia interna de 7.5kΩ, determine la corriente que pasa por el
reloj si se conecta a un enchufe de 102V.
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9. ¿Qué fuerza electromotriz se requiere para hacer pasar 42mA a través de un resistor de
0.04MΩ?
10. Si un cautín toma 0.76A a 120V, ¿Cuál es su resistencia?
11. Un elemento de calefacción tiene una resistencia de 20Ω. Determine la corriente que pasa
por el elemento si se le aplican 120V.
12. La resistencia interna de un generador de cd es de 0.5Ω. Determine la pérdida de tensión
finar a través de su resistencia si la corriente es de 15A.
13. La corriente que pasa por un resistor de 4Ω es de 7mA. ¿Cuál es la potencia suministrada
al resistor?
14. La caída de tensión de un resistor de 3Ω es de 9mV. ¿Cuál es la potencia de entrada al
resistor?
15. Si la entrada de potencia a un resistor de 4Ω es de 64W, ¿cuál es la corriente que pasa por
el resistor?
16. Un resistor de 1/2W tiene un valor de 1000Ω. ¿Cuál es la corriente máxima que puede
manejar con seguridad?
17. Si la entrada de potencia a un resistor de 7.2kΩ es de 88W, ¿cuál es la caída de potencial
en el resistor?
18. Una fuente puede suministrar 100mA a 400V. ¿Cuál es su clasificación en potencia?
19. ¿Cuáles son las clasificaciones de resistencia y corriente de un foco de 120V y 100W?
20. ¿Cuáles son las clasificaciones de resistencia y tensión de una lavadora automática de
450W, que toma 3.75A?
VI.
AGRUPAMIENTO DE RESISTENCIAS
1) Para el siguiente circuito determinar:
a) RT,
b) IT,
c) PT,
d) V de cada resistor,
e) I de cada resistor,
f) P de cada resistor.
2) Para el siguiente circuito determinar:
a) RT,
b) IT,
c) PT,
d) V de cada resistor,
e) I de cada resistor,
f) P de cada resistor.
3) Para el siguiente circuito determinar:
a) RT,
b) IT,
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c)
d)
e)
f)
PT,
V de cada resistor,
I de cada resistor,
P de cada resistor.
4) Para el siguiente circuito determinar:
a) RT,
b) IT,
c) PT,
d) V de cada resistor,
e) I de cada resistor,
f) P de cada resistor.
5) Para el siguiente circuito determinar:
a) RT,
b) IT,
c) PT,
d) V de cada resistor,
e) I de cada resistor,
f) P de cada resistor.
6) Para el siguiente circuito determinar:
a) RT,
b) IT,
c) PT,
d) V de cada resistor,
e) I de cada resistor,
f) P de cada resistor.
7) Para el siguiente circuito determinar:
a) RT,
b) IT,
c) PT,
d) V de cada resistor,
e) I de cada resistor,
f) P de cada resistor.
8) Para el siguiente circuito determinar:
a) RT,
b) IT,
c) PT,
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d) V de cada resistor,
e) I de cada resistor,
f) P de cada resistor.
9) Para el siguiente circuito determinar:
a) RT,
b) IT,
c) PT,
d) V de cada resistor,
e) I de cada resistor,
f) P de cada resistor.
10) Para el siguiente circuito determinar:
a) RT,
b) IT,
c) PT,
d) V de cada resistor,
e) I de cada resistor,
f) P de cada resistor.
11) Para el siguiente circuito determinar:
a) RT,
b) IT,
c) PT,
d) V de cada resistor,
e) I de cada resistor,
f) P de cada resistor.
12) Para el siguiente circuito determinar:
a) RT,
b) IT,
c) PT,
d) V de cada resistor,
e) I de cada resistor,
f) P de cada resistor.
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